Vrtulník

Stroj Paula Cornua

První plně řiditelný a letuschopný vrtulník Breguet-Dorand Gyroplane Laboratoire

Hračka s rotujícími plochami je známa už od 4. století př. n. l. z Číny, ve 4. století byl v Číně popsán i obecný princip vrtulníku. Ten na svých nákresech popsal také Leonardo da Vinci. Stroje podobné vrtulníkům se vyskytovaly i románech Julese Vernea (Robur Dobyvatel, Podivuhodná dobrodružství výpravy Barsacovy).

Už v roce 1894 vypracoval návrh vrtulníku s pohonem lidské síly slovenský vynálezce a konstruktér Ján Bahýľ. V lednu 1906 na něj dostal tzv. popis patentu, avšak další osud jeho vrtulníku není znám [2]. Kvůli administrativním problémům není prvenství Jána Bahýľa všeobecně uznávané.

První zdokumentovaný vrtulník sestrojil francouzský obchodník s jízdními koly, Paul Cornu. 8. listopadu roku 1908 se se svým strojem se dvěma šestimetrovými čtyřlistými vrtulemi a spalovacím motorem o výkonu 24 koňských sil, vznesl několik centimetrů nad zem. Za několik dnů pokus zopakoval, tentokrát se vznesl do výšky 1,5 m. Tento stroj nebylo možné nijak stranově ovládat, a proto není považován za helikoptéru v pravém slova smyslu, přesto se o stroj zajímal například Igor Sikorski.

První plně funkční vrtulník byl představen v roce 1938 v Berlíně. Průkopníkem v oblasti letadel s rotující nosnou plochou se stalo Německo před druhou světovou válkou, hlavně pak firmy Flettner a Focke Achgelis. Po jejím skončení převzaly iniciativu v této oblasti hlavně SSSR a USA.

Uzavřený ocasní rotor

Na nosném rotoru vrtulníku vzniká aerodynamický vztlak. K horizontálnímu letu vrtulníku je potřeba vyvinout tah, který vzniká vlivem aerodynamických sil vzniklých na nosném rotoru.[1] Naklápění kolem horizontálních os se řídí změnou úhlu náběhu listů rotoru. Kroutící moment vzniklý pohonem hlavního rotoru musí být kompenzován pomocným rotorem. Ten také řídí otáčení kolem svislé osy. Pomocný rotor je nejčastěji realizován jako vertikální vrtule umístěná na ocase stroje (ocasní rotor). U některých výrobců bývá ocasní vrtule nahrazována dmychadlem s vodicím prstencem (uzavřeným ocasním rotorem, u vrtulníků skupiny Eurocopter je označován ochrannou známkou Fenestron). Vrtulníky některých dalších výrobců užívají technologie NOTAR (No Tail Rotor). Točivý moment hlavního rotoru je kompenzován proudem vzduchu, usměrňovaným vertikálními řídicími plochami. Kroutící moment lze také eliminovat použitím druhého horizontálního rotoru otáčejícího se opačným směrem než první horizontální rotor. Tento rotor může být umístěn jak v ose prvního rotoru, tak i mimo osu. Je ale potřeba zajistit, že se listy obou rotorů nestřetnou.

Těžký transportní vrtulník Mil Mi-8

Vrtulníky je možno rozdělit do různých skupin podle mnoha parametrů, mezi něž patří například počet motorů, typ rotorů, hmotnost, přistávací prostředky, účel vrtulníku atd.

Ovládání vrtulníku Bell 206

Kokpit moderního vrtulníku Bell 429

Vrtulník se pilotuje z levého i pravého postu. Záleží na smyslu otáčení hlavního rotoru. Pravotočivé stroje se pilotují zleva a naopak. Tato skutečnost je daná technikou startu – takzvaným bočením, při kterém se k rozběhnutí vrtulníku užívá tahu vyrovnávacího rotoru a pilot musí vidět do osy vzletu.

K ovládání vrtulníků se využívá několika ovládacích pák:

• Páka cyklického řízení ovládá klopení a klonění.
• Páka sdruženého ovládání listů hlavního rotoru – kolektivu, ovládá stoupání a klesání a rovněž obsahuje řídicí prvky pohonné jednotky (především plynová přípusť).
• Pedály ovládají úhel nastavení listů vyrovnávacího rotoru.

Na podobném principu pracuje též vírník (autogyra) (nepoháněná rotující nosná plocha a tlačná vrtule).

V souvislosti s letovými vlastnostmi vrtulníku se vyskytuje výraz „autorotace“. Jedná se o stav, kdy v důsledku vysazení nebo vypnutí pohonné jednotky (motoru) začne vrtulník klesat, vlivem tlaku vzduchu protékajícího rotorem na listy nosného rotoru se tento roztáčí a pilot je schopen s vrtulníkem v omezené míře manévrovat a poté úspěšně přistát. To je ostatně i základní princip fungování vírníku a autogyry. Stroj ale musí mít dostatečnou výšku a letovou rychlost.

Vrtulníky Kamov Ka-50 nad Moskvou

Bitevní vrtulník Mil Mi-24 Vzdušných sil Armády České republiky

V Sovětském Svazu se konstrukcí vrtulníků zabývalo několik konstrukčních kanceláří. Mezi nejdůležitější patřily OKB (Opytno-konstrukčnoje bjuro) Mil, Kamov a Jakovlev. Třetí jmenovaný ale brzy s pokusy skončil. Mil se stal hlavním dodavatelem vrtulníků pro pozemní armádní síly, Kamov pro námořní letectvo. Obě konstrukční kanceláře vyprodukovaly několik typů vrtulníků. Mil se vydal klasickou cestou, využíval osvědčené kombinace nosného a vyrovnávacího rotoru. Kamov začal využívat dva souosé protiběžné rotory nad sebou. Mezi nejznámější Milovy nebitevní výrobky patří lehké spojovací Mi-1 a Mi-2, střední Mi-4 a těžké Mi-8 a modernizovaný Mi-17 (v Rusku značen Mi-8M). Pro potřeby armády vzniklo mnoho bitevních modifikací transportního vrtulníku Mi-8/17, například Mi-8TB, MTB, exportní TBK a podobně.

Vedení sovětského letectva ale bylo jasné, že ozbrojený transportní vrtulník není ideálním řešením. Zadalo tedy požadavky na vývoj nového bitevního vrtulníku pro potřeby sovětské armády. Výsledkem se stal vynikající bitevní a víceúčelový vrtulník Mi-24, v exportních variantách značen Mi-25/35. V osmdesátých letech začal Mil pracovat na novém Mi-28, který je čistě bitevní bez prostor k transportu, ale je kvůli nedostatku financí jen velmi pozvolně zaváděn do výzbroje ruské armády. Mezi velmi známé Milovy projekty patří obří vrtulníky Mi-6, Mi-10, pokusný Mi-12 (největší vrtulník na světě) a Mi-26.

Kamov vyvinul lehké typy Ka-15 a Ka-18. Následovaly střední vrtulníky Ka-25 a Ka-27, které výrobce dodával i v protiponorkové verzi. Z Ka-27 později konstruktéři vyvinuli civilní Ka-32 a bitevní/transportní Ka-29. Kamov se se svým Ka-50 v osmdesátých letech zúčastnil poněkud netradičně tendru na výběr nového bitevního vrtulníku pro pozemní složky. Soupeřil zde s Milovým konceptem Mi-28. Komise několikrát změnila stanovisko a nakonec jsou do výzbroje přibírány i Mi-28, tak i Ka-50. Ka-50 je naprosto ojedinělým téměř ve všech směrech. Posádku tvoří díky pokročilé avionice jen jedna osoba. Vrtulník může působit dlouhodobě mimo oblast své mateřské základny. Použití souosých rotorů eliminovalo potřebu instalovat ocasní rotor. Tím Kamov vyřešil hlavní slabinu všech vrtulníků, většina ztrát v boji totiž připadá právě na zásah do ocasního rotoru.

V současné době se snahy obou výrobců soustřeďují hlavně na modernizační úpravy stávajících zavedených typů používaných jako dopravní prostředek i jako zbraň.

• 
  Helikoptéra Leonarda da Vinciho
• 
  Flettner Fl 282 Kolibri – pravděpodobně první bojově nasazený vrtulník
• 
  Vrtulník MD Helicopters MD Explorer využívá systém NOTAR
• 
  Americký vrtulník Bell 412 s klasickým ocasním rotorem
• 
  Mil Mi-26, největší sériově vyráběný vrtulník
• 
  Boeing-Sikorsky RAH-66 „Comanche“, prototyp s prvky stealth